水泥基材料早齡期熱膨脹系數(shù)試驗(yàn)研究與理論分析.pdf

1、在對混凝土早期開裂進(jìn)行定量計(jì)算的研究中，材料早期熱膨脹系數(shù)的確定是一個(gè)需要解決的關(guān)鍵問題。本文采用開發(fā)新型試驗(yàn)設(shè)備對早齡期水泥基材料熱膨脹系數(shù)進(jìn)行測量、采用建立彈性力學(xué)模型對熱膨脹系數(shù)表達(dá)式進(jìn)行理論推導(dǎo)、采用建立有限元模型對熱膨脹系數(shù)的影響因素進(jìn)行數(shù)值試驗(yàn)的技術(shù)路線，對早齡期水泥凈漿、砂漿、混凝土的熱膨脹系數(shù)及其相關(guān)問題進(jìn)行研究。 主要研究內(nèi)容如下： 1、在總結(jié)其它研究者工作的基礎(chǔ)上，研發(fā)了一套新的早齡期水泥基材料熱膨脹

2、系數(shù)測量裝置并提出相關(guān)試驗(yàn)方法。該套測量裝置由四部分組成，分別是澆筑模具、溫度控制設(shè)備、位移采集設(shè)備和溫度采集設(shè)備。試驗(yàn)方法包括試件變溫方法、試件變形測量方法、計(jì)算時(shí)段劃分方法等。試驗(yàn)證明使用該套裝置與相關(guān)方法可在早齡期水泥基材料強(qiáng)度還很低時(shí)較準(zhǔn)確地測量其熱膨脹系數(shù)，也可方便地測量各種粗骨料、成熟水泥基材料的熱膨脹系數(shù)。 2、測量了三組不同水灰比的水泥凈漿從初凝后開始的熱膨脹系數(shù)。試驗(yàn)結(jié)果表明早期水泥凈漿熱膨脹系數(shù)的發(fā)展規(guī)律是：

3、在初凝到終凝前后熱膨脹系數(shù)具有穩(wěn)定的較大值40～50×10<'-6>/℃，終凝過后熱膨脹系數(shù)開始迅速減小，在終凝4～6個(gè)小時(shí)后減小到最小值9～12×10<'-6>/℃，達(dá)到最小值后熱膨脹系數(shù)開始緩慢增長，在增長持續(xù)30～50小時(shí)后熱膨脹系數(shù)開始基本穩(wěn)定，穩(wěn)定值在17～22×10<'-6>/℃間變化。 3、測量了三組不同配合比的砂漿和三組不同配合比的混凝土從初凝后開始的熱膨脹系數(shù)。試驗(yàn)結(jié)果表明：①早期砂漿與混凝土熱膨脹系數(shù)的發(fā)展規(guī)

4、律與水泥凈漿熱膨脹系數(shù)的發(fā)展規(guī)律基本相同，但由于摻入了熱膨脹系數(shù)較小的骨料使得水泥凈漿、砂漿與混凝土三者的熱膨脹系數(shù)是依次遞減的；②砂漿熱膨脹系數(shù)在初凝到終凝前后穩(wěn)定的較大值為20～30×10<'-6>/℃，終凝后下降到的最小值為7～8×10<'-6>/℃，穩(wěn)定值在12～14×10<'-6>/℃間變化；③混凝土熱膨脹系數(shù)在初凝到終凝前后穩(wěn)定的較大值為15～20×10<'-6>/℃，終凝后下降到的最小值為6～7×10<'-6>/℃，穩(wěn)定值

5、在8～10×10<'-6>/℃間變化。 4、建立了反映水泥基材料特點(diǎn)的二相復(fù)合材料熱膨脹系數(shù)的圓形單一夾雜彈性力學(xué)計(jì)算模型，該模型的預(yù)測結(jié)果比其它相關(guān)模型更符合試驗(yàn)值，尤其在早齡期時(shí)。建立了反映多夾雜、骨料隨機(jī)分布的砂漿與混凝土二維細(xì)觀有限元模型，在本文研究的配合比范圍內(nèi)有限元計(jì)算表明平均粗骨料熱膨脹系數(shù)每下降1.341×10<'-6>/℃或平均粗骨料體積含量每增加15.2％，混凝土熱膨脹系數(shù)將下降1×10<'-6>/℃。